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Neptunio (símbolo químico Notario público, número atómico 93) es un elemento metálico radiactivo plateado, perteneciente a la serie de actínidos. Es el primer elemento transuránico.1 y el primer miembro de este grupo en ser producido sintéticamente. Su isótopo más estable, 237Np, es un subproducto de los reactores nucleares y la producción de plutonio. También se encuentra en pequeñas cantidades en los minerales de uranio. Puede usarse como un componente en el equipo de detección de neutrones, y podría usarse como combustible para un reactor nuclear o para crear un arma nuclear.

Ocurrencia

Se encuentran naturalmente trazas de neptunio como productos de descomposición de las reacciones de transmutación en minerales de uranio. El isótopo 237Np se produce a través de la reducción de 237NpF3 con vapor de bario o litio a aproximadamente 1200 ° C y se extrae con mayor frecuencia de barras de combustible nuclear gastadas como subproducto en la producción de plutonio.

Etimología e historia

Neptunium fue nombrado para el planeta Neptuno, el siguiente planeta fuera de Urano, después del cual fue nombrado uranio. Fue descubierto por primera vez por Edwin McMillan y Philip H. Abelson en 1940. Inicialmente predicho por la organización "espiral" de la tabla periódica de Walter Russell, se encontró en el Laboratorio de Radiación de Berkeley de la Universidad de California, Berkeley. El equipo de investigación produjo el isótopo de neptunio. 239Np (vida media de 2,4 días) bombardeando uranio con neutrones de movimiento lento. Fue el primer elemento de transuranio producido sintéticamente y el primer elemento de transuranio de la serie de actínidos descubierto.

Síntesis nuclear

Cuando un átomo de 235U captura un neutrón, se convierte en un estado excitado de 236U. Alrededor del 81 por ciento de los emocionados 236Los núcleos U sufren fisión, pero el resto decae al estado fundamental de 236U emitiendo radiación gamma. Más captura de neutrones crea 237U que tiene una vida media de siete días y, por lo tanto, se descompone rápidamente a 237Notario público. 237U también se produce a través de una reacción n, 2n con 238U. Dado que casi todo el neptunio se produce de esta manera o consiste en isótopos que se descomponen rápidamente, uno se vuelve casi puro 237Np por separación química del neptunio.

Características notables

El neptunio es un metal de transición interno de la serie de actínidos, ubicado en el período 7 de la tabla periódica, entre el uranio y el plutonio. De apariencia plateada, este metal es químicamente reactivo y se encuentra en al menos tres modificaciones estructurales:

  • alfa-neptunio, ortorrómbico, densidad 20.25 Mg / m3,
  • beta-neptunio (por encima de 280 ° C), tetragonal, densidad (313 ° C) 19.36 Mg / m3y
  • gamma-neptunio (por encima de 577 ° C), cúbico, densidad (600 ° C) 18 Mg / m3

Este elemento tiene cuatro estados de oxidación iónica mientras está en solución:

  • Notario público+3 (púrpura pálido), análogo al ion Pm de tierras raras+3,
  • Notario público+4 (amarillo verde);
  • NpO2+ (verde azul): y
  • NpO2++ (Rosa palido).

Isótopos

Muchos radioisótopos de neptunio se han caracterizado. Los más estables de estos son 237Np, con una vida media (t½) de 2,14 millones de años; 236Np, con una vida media de 154,000 años; y 235Np, con una vida media de 396,1 días. Todos los isótopos radiactivos restantes tienen vidas medias que son menos de 4.5 días, y la mayoría de estos tienen vidas medias que son menos de 50 minutos. Este elemento también tiene cuatro estados meta, siendo el más estable 236mNp (t½ 22,5 horas).

Los isótopos del neptunio varían en peso atómico desde 225.0339 unidades de masa atómica (uma) (225Np) a 244.068 amu (244Notario público). El isótopo 237Np finalmente se descompone para formar bismuto, a diferencia de la mayoría de los otros núcleos pesados ​​comunes, que se descomponen para producir plomo.

Compuestos y complejos

El neptunio forma tri y tetrahaluros como NpF3, NpF4, NpCl4, NpBr3y NpI3. También forma óxidos de diversas composiciones, como las que se encuentran en el sistema de uranio-oxígeno, incluido Np3O8 y NpO2.

Al igual que otros actínidos, el neptunio forma fácilmente un núcleo de dióxido de neptunilo (NpO2) En el medio ambiente, este núcleo de neptunilo forma complejos con carbonato y otros grupos iónicos que contienen oxígeno, como OH-, NO2-, NO3-, y entonces42-) Al hacerlo, forma complejos cargados que tienden a ser fácilmente móviles con bajas afinidades con el suelo. Ejemplos de estos complejos son:

  • NpO2(OH)2-
  • NpO2(CO3)-
  • NpO2(CO3)2-3
  • NpO2(CO3)3-5

Usos

Precursor en la producción de plutonio-238

El isótopo 237Np puede irradiarse con neutrones para crear 238Pu, un isótopo raro de plutonio útil para naves espaciales y aplicaciones militares.

Aplicaciones de armas

El neptunio es fisionable y, en teoría, podría usarse como combustible del reactor o para crear un arma nuclear. En 1992, el Departamento de Energía de EE. UU. Desclasificó la declaración de que el Np-237 "puede usarse para un dispositivo nuclear explosivo".2 No se cree que se haya construido un arma real utilizando neptunio.

En septiembre de 2002, investigadores del Laboratorio Nacional de Los Alamos de la Universidad de California crearon la primera masa crítica nuclear conocida utilizando neptunio en combinación con uranio enriquecido, descubriendo que la masa crítica de neptunio es menor de lo previsto previamente.3 En marzo de 2004, los funcionarios estadounidenses planearon trasladar el suministro nacional de neptunio enriquecido a un sitio en Nevada.

Ver también

Notas

  1. ^ "Elementos transuránicos" son los elementos químicos con números atómicos mayores que el del uranio (número atómico 92).
  2. ^ "Decisiones de desclasificación de datos restringidos: 1946 hasta el presente". Departamento de Energía de EE. UU. (1 de enero de 2001). Consultado el 14 de marzo de 2007.
  3. ↑ Weiss, P. "El metal poco estudiado se vuelve crítico: ¿armas nucleares de neptunio?" Noticias de ciencia (26 de octubre de 2002). Consultado el 14 de marzo de 2007.

Referencias

  • Emsley, John. 2001 Bloques de construcción de la naturaleza: una guía de la A a la Z para los elementos. Nueva York: Oxford University Press. ISBN 0198503407 y ISBN 978-0198503408
  • Greenwood, N. N. y A. Earnshaw. 1998. Quimica de los elementos 2da ed. Oxford, Reino Unido; Burlington, MA: Butterworth-Heinemann. ISBN 0750633654. Versión en línea.
  • Hampel, Clifford A. 1968. La enciclopedia de los elementos químicos. Nueva York: Reinhold Book Corp. ISBN 0442155980 y ISBN 978-0442155988
  • Morss, Lester R., Norman M. Edelstein y Jean Fuger (eds.). 2006 La química de los elementos actínidos y transactínidos. 3ra ed. 5 vols. Joseph J. Katz, adaptador. Dordrecht: Springer. ISBN 1402035551 y ISBN 978-1402035555
  • Stwertka, Albert. 1998. Guía de los elementos. Rev. edición. Nueva York: Oxford University Press. ISBN 0195080831

Enlaces externos

Todos los enlaces recuperados el 15 de noviembre de 2018.

  • Neptunio. La Universidad de Sheffield y WebElements Ltd.
  • Noticias de investigación. "El laboratorio construye la primera esfera de neptunio del mundo". Departamento de Energía de los Estados Unidos, Oficina de Ciencia.
  • Banco de datos de sustancias peligrosas. Neptunio, radiactivo. TOXNET, Biblioteca Nacional de Medicina.

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